IGBT транзистор
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) - биполярный транзистор с изолированным затвором (БТИЗ).
Дискретная реализация побистора (от слов полевой и биполярный транзистор) — прибора, сочетающего свойства БТ и ПТИЗ (полевой транзистор с изолированным затвором) была сделана советскими учёными в 1978 г.
Данный тип приборов IGBT создан за рубежом в начале 1980-х гг, и запатентован International Rectifier в 1983 г.
Первые IGBT не получили распространения из-за врождённых пороков - медленного переключения и низкой надёжности.
Второе (1990-е гг) и третье (современное) поколения IGBT в целом свободно от этих недостатков.
IGBT сочетает достоинства двух основных видов транзисторов:
- малые потери в открытом состоянии при больших токах и высоких напряжениях;
- характеристики переключения и проводимость биполярного транзистора;
- управление как у MOSFET – напряжением;
- высокое входное сопротивление, низкий уровень управляющей мощности - от транзисторов с изолированным затвором;
- низкое значение остаточного напряжения во включенном состоянии - от биполярных транзисторов.
Диапазон использования - от десятков А до 1000 А по току, от сотен вольт до 10 кВ по напряжению
IGBT, представляет собой биполярный p-n-p транзистор, управляемый от MOSFET-транзистора с индуцированным каналом.
Структура базовой IGBT- ячейки представлена на рис. 11.3. Она содержит в стоковой области дополнительный p+-слой, в результате чего и образуется p-n-p биполярный транзистор с очень большой площадью, способный коммутировать значительные токи.
Рис. 11.3 Структуры IGBT транзисторов.
При закрытом состоянии структуры внешнее напряжение приложено к обедненной области эпитаксиального n– -слоя.
При подаче на изолированный затвор положительного смещениявозникает (индуцируется, вследствие инверсии слоя) проводящий канал в р-области (на рисунке обозначен пунктирной линией) и включается МДП транзистор, обеспечивая открытие биполярного p-n-p транзистора.
Между внешними выводами коллектором и эмиттером начинает протекать ток. При этом ток стока МДП транзистора оказывается усиленным в (b+1) раз.
При включенном биполярном транзисторе в n– -область идут встречные потоки носителей (электронов и дырок, рис. 1.3), что ведет к падению сопротивления этой области и дополнительному уменьшению остаточного напряжения на приборе.
Эквивалентня схема IGBT транзистора:
Рис. 11.4 Эквивалентные схемы IGBT транзистора.
УГО IGBT транзистора (рис.11.5).
Рис. 11.5 УГО IGBT